我国《大体积混凝土施工规范》GB50496 - 2009 里规定: 混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1m 的大体量混凝土,称之为大体积混凝土。大体积混凝土结构厚实,混凝土量大,工程条件复杂,施工技术要求高,水泥水化热较大,易使结构物产生温度变形,在冬季施工时更应严加管控。
以某住宅小区工程基础筏板冬季施工为例,主楼部分基础筏板厚度为 1.3m,公寓楼为 1. 8m。针对大体积混凝土的施工工艺,制定专项方案。
1 大体积混凝土施工温控技术保障措施
由于大体积混凝土构件混凝土水化热集聚在构件内部不易散发出去,造成内外温差过大,混凝土表面可能出现过大拉应力而产生裂纹。
大体积混凝土的中心温度与表面温度之差应小于 25℃,混凝土表面温度与室外空气最低温度之差应小于 20℃,为此制订如下措施。
( 1) 合理选择原材料,优化混凝土配合比。改善骨料级配,掺加粉煤灰和外加剂,在保证混凝土强度的前提下,尽可能降低水泥用量和水化热。
采用级配良好的 5 ~30mm 碎石,减小针状、片状、石粉含量。采用优质中砂,细度模数大于 2. 30,含泥量小于 1%。在混凝土中掺入Ⅱ级粉煤灰取代部分水泥,以减少水泥用量,降低水化热。在混凝土中掺用高效减水剂,延长混凝土初凝时间,满足混凝土设计强度,延缓水泥水化热峰值出现的时间。
混凝土坍落度控制在15 ~18cm,水灰比宜在0.5 ~0.55 之间,和易性好,不泌水,便于泵送。大体积混凝土采用泵送工艺,泵送过程中常会发生输送管堵塞故障,故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力,泵管直径,输送管线布置应合理。泵管上苫盖棉毡布保温。
( 2) 预埋冷却水管。在混凝土内预埋冷却水管,通过冷却水管内水的热交换作用和循环流动,由循环水带出混凝土内水化热的热量,降低混凝土结构内的温度以达到减少内外温差的目的。采用内散外蓄综合养护措施,可有效降低混凝土的温升值。每层冷却水管均在混凝土浇筑至水管标高后,根据温升情况开始通水。施工时要做好进出水温的测量记录,以便调整控温措施。冷却管要做到密封、不渗漏,并在指定部位设测温装置,外部接进出水总管、水泵。混凝土内冷却管采用DN50 硬塑料管。
( 3) 减小浇筑层厚度,加快混凝土散热速度。
( 4) 控制混凝土入模温度,因冬季施工,既要避免混凝土初期受冻,又要防止因混凝土入模温度过高而增加混凝土内部绝热温升,应控制混凝土入模温度在 5 -10℃之间。混凝土内部温度是水泥水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温降等各种温度的叠加,因此,降低混凝土入模温度,可有效降低混凝土内部温度。
( 5) 加强混凝土内部温度测量监控。为测定混凝土结构内部温度,在构件混凝土中埋设热敏电阻元件,进行温度应力计算,实行“温差—温度应力”双控制,指导养护、保温工作。测温制度: 在混凝土温度上升阶段每 2 小时测一次,温度下降阶段每 8 小时测一次,同时应测大气温度。根据观测结果确定冷却水管通水量、通水时间和蓄热养护时间等,以降低混凝土内外温差。所有测温点均应编号,进行混凝土内部不同深度和表面的温度的测量,测温工作应由经过培训、责任心强的专人负责。测温记录应交技术人员阅签,并作为对混凝土施工和质量的控制依据。
2 质量控制措施
( 1) 加强对人员的技术管理,对于每一个环节的施工节点,都要进行施工前的技术交底,施工结束后要进行施工过程的技术应用总结,特别是对大体积混凝土施工过程中产生的各种现象,仔细分析,讨论研究,做到施工过程中不出现差错。
( 2) 合理组织劳动力及机械设备。施工人员分两大班四六制作业。
每班交接班工作提前半小时完成,并明确接班注意事项,以免交接班过程带来质量隐患。混凝土浇注采用自由式泵送,并用塔吊配合,以免接、拆泵或堵管时混凝土出现冷缝。每台泵输出混凝土量为 22m3/ h 左右,塔吊吊运混凝土 4. 5m3/ h 左右。人员安排应满足施工方案的要求,事先做好人员调动工作,对人员做到有序管理。
( 3) 采用切实可行的施工工艺。根据泵送大体积混凝土的特点,采用“分段定点,一个坡度,薄层浇筑,循序推进,一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能较好地适应泵送工艺,避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长,从而提高泵送效率,简化混凝土的泌水处理,保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚,故浇筑结束须在初凝前用铁滚筒碾压数遍,打磨压实,以闭合混凝土的收缩裂缝。
( 4) 浇筑顺序。由南向北推进。在每个浇筑带的前后布置两道振动器,一道在坡脚处,一道在卸料处。前者主要解决下部振捣,后者主要解决上部振捣。严格控制振捣时间、移动间距和插人深度。每个出料口振捣器总数不少于 4 台,确保振捣密实。
( 5) 泌水排出。泵送混凝土振捣后泌水较多,在基坑北则设集水坑用抽水机排入排水沟。
( 6) 表面处理。浇筑后,按标高用刮刮尺刮平,在初凝前用铁滚筒碾压数遍。在终凝前表面木抹打磨压实、防止干缩裂纹。
3 施工要点
( 1) 混凝土浇筑前,分区设置标高控制点,采用硬标高,由钢筋支架引出。
( 2) 布料管设在底板顶面上铺设,荷载由钢筋支架承担。泵管固定牢靠,以免泵送发生的震动破坏钢筋网片。为防止大体积混凝土出现“冷茬”,配备布料斗 2 个,用塔吊配合浇筑混凝土。
( 3) 预埋锚杆和测温点预埋管,在事后均在板面处割除,再用砂浆抹平处理。对钢支撑立柱、管井亦作类似处理。
( 4) 塔吊底座预埋位置应结合现场钢支撑的实际位置作适当调整,以便在地下室施工阶段( 此时钢支撑尚未完全拆除) 进行塔吊组装。及早投入使用。
( 5) 商品混凝土详细“供货计划”应尽早落实,至少在底板钢筋完成前 10 天。
( 6) 浇筑底板混凝土期间,必须做好细致的组织工作。分班( 日夜三班) 、分泵安排管理和值班人员。专人负责交通秩序、材料、现场调度、纪录车数、质量、安全、抽水、留试块和测温工作。
( 7) 分层分级做好各阶段技术交底工作。
( 8) 测温元件的选择应符合下列规定: 测温元件的测温误差不大于0. 3℃ ( 25℃ 环境下) ; 测试范围应为 - 30℃ 至 150℃ ; 绝缘电阻大于500MΩ。
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